La IA de un científico español revela 12.000 potenciales nuevos antibióticos en las arqueas, microbios milenarios

Ahora, el equipo multidisciplinar de la Universidad de Pennsylvania, dirigido por el investigador gallego César de la Fuente, que lleva años 'rebuscando' entre la vida más extrema posibles nuevos antibióticos ha centrado el poder de sus herramientas basadas en inteligencia artificial para rastrear entre las arqueas. En concreto, han analizado por primera vez los proteomas -el conjunto de proteínas- de cientos de especies de este tipo de ser vivo con el objetivo detectar moléculas con capacidad para frenar o eliminar bacterias peligrosas para la salud humana. Los resultados acaban de publicarse en la revista 'Nature Microbiology'.

A su algoritmo, una versión mejorada de su plataforma APEX que ya encontró nuevos potenciales antibióticos en el ADN de mamut, identificó más de 12.000 candidatos a antibióticos. Los compuestos, bautizados como «arqueasinas» (archaeasins), muestran características químicas diferentes a las de otros péptidos antimicrobianos conocidos, como la distribución de su carga eléctrica, lo que sugiere que podrían actuar de maneras inéditas contra los patógenos.

Para evaluar su potencial, el equipo sintetizó 80 arqueasinas y las sometió a pruebas contra bacterias resistentes a múltiples fármacos. El 93% mostró actividad antimicrobiana en laboratorio. Entre todas, una (el archaeasin-73) destacó por su potencia: en modelos animales, consiguió frenar una infección con la misma eficacia que la polimixina B, un antibiótico de última línea que se reserva para casos extremos cuando otros tratamientos han fracasado.

«Las arqueas han evolucionado mecanismos bioquímicos muy peculiares para sobrevivir en condiciones hostiles. Esa singularidad las convierte en una fuente prometedora de nuevos fármacos», explica Marcelo Torres, uno de los autores del estudio junto a De la Fuente. «Lo que hemos hecho con la IA es sumergirnos en ese océano de posibilidades y extraer los candidatos más prometedores, reduciendo millones de opciones a unas pocas docenas que podemos probar rápidamente en el laboratorio».

La estrategia no solo es innovadora por el uso de organismos poco explorados, sino también por la velocidad del proceso. Tradicionalmente, la búsqueda de nuevos antibióticos implica años de investigación y cribado manual de moléculas. Con el enfoque de De la Fuente y su equipo, el ciclo de descubrimiento se acorta drásticamente: lo que antes podía tardar décadas ahora se logra en horas de cómputo y unas semanas de validación experimental.

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«Este estudio demuestra cómo la inteligencia artificial puede revelar antibióticos escondidos en lugares insospechados», afirma De la Fuente. «Combinar algoritmos con ensayos rápidos nos permite acelerar el descubrimiento a velocidad digital».

La amenaza de las bacterias resistentes a múltiples medicamentos crece cada año. Según la Organización Mundial de la Salud, ya son responsables de más de un millón de muertes anuales y podrían provocar muchas más si no se desarrollan nuevos tratamientos. La mayoría de los antibióticos actuales derivan de compuestos descubiertos en bacterias y hongos hace décadas. Desde entonces, el ritmo de innovación ha sido lento y los patógenos han tenido tiempo de adaptarse.

Las arqueas ofrecen un horizonte distinto. Al no haber sido una fuente habitual de antibióticos, sus compuestos no han ejercido presión selectiva sobre las bacterias patógenas, lo que aumenta la probabilidad de que estas no tengan defensas preexistentes contra ellos. Además, el hecho de que algunas arqueas vivan rodeadas de otros microbios en entornos extremos sugiere que han desarrollado armas químicas potentes y originales para defenderse.

No obstante, si bien los resultados son prometedores, todavía queda un largo camino antes de que una arqueasina llegue a los hospitales y las farmacias. El equipo planea mejorar aún más su modelo APEX para predecir la actividad antimicrobiana no solo a partir de la secuencia de aminoácidos, sino también de la estructura tridimensional de los compuestos. Este paso podría afinar las predicciones y reducir el número de candidatos que fracasan en fases avanzadas.

Asimismo, será necesario estudiar la seguridad, la estabilidad y el mecanismo de acción de las arqueasinas en organismos vivos, así como su eficacia contra un espectro más amplio de patógenos. «Este es solo el principio -afirma de la Fuente-. Las arqueas son uno de los linajes más antiguos del planeta y todavía tienen mucho que enseñarnos sobre cómo vencer a los patógenos de hoy».

Si las arqueas cumplen la promesa que sugieren los datos iniciales, este descubrimiento podría marcar el inicio de una nueva era en la lucha contra las infecciones resistentes. Una era en la que la minería de datos biológicos en dominios de vida casi inexplorados se convierta en una estrategia tan habitual como lo fue, en su día, buscar antibióticos en el suelo o en los hongos.